磨料流加工与MB9211型半自动磨料流机床

一、磨料流加工机理磨料流加工和磨削、抛光类似,不同的是这种加工方式使用的是流体磨料,在压力作用下的液体磨料挤擦工件表面实现切削。因此,流体磨料相当于随工件加工面变化的流体砂轮。磨料流加工采用的流体磨料是由有机载体(液体)与磨料混合而成,在压力作用下能够流     

磨料流加工技术现状及展望

磨料流加工技术是机械光整加工中新发展起来的一项新工艺、新技术。简要介绍了磨料流加工技术研究的现状和基本机理，并在此基础上对磨料流加工技术的研究进行了展望，首次提出了磨料流加工虚拟技术的概念。     

软性磨料流对喷油嘴微孔锥度的加工成形研究

软性磨料流加工是解决复杂型腔零件和直径小于0.5mm的微孔结构超精密加工方法,是一种高效、经济的加工手段。本文运用Fluent软件对喷油嘴喷孔进行了软性固—液两相磨料流仿真分析,获得了喷孔近壁面处连续相与磨粒相的压强与速度分布,并且通过实验得出不同料缸压力、磨粒目径以及磨料质量分数的加工条件下对喷油嘴喷孔锥度的影响关系,为软性磨料流加工工艺和实验提供了理论依据。     

航空发动机整体叶轮光整加工现状及方法研究

论述了国内外航空发动机整体叶轮的光整加工技术研究现状,以其在机械制造业中的地位,提出了挤压磨料流的加工方法来形成渐变粗糙度表面的方法,并对整体叶轮的磨料流设备做了初步的探讨.     

磨料流加工的流动分析

本文根据磨料流加工的原理建立了简化的固体塞分析模型，并按非牛顿流体分析理论对典型的圆孔加工进行了压力和流速的分析，获得了一些有用的结论。利用本文的分析结果，可以对磨料流加工的特性作进一步的分析和研究，具有一定的实际意义。     

磨料流机床液压系统研究

详细分析了磨料流机床的液压传动系统应满足的功能及在运动过程中所遇到的问题,并提出了利用液压补油箱进行补油,从而实现可加工任意尺寸工件的双向磨料流机床的液压传动系统。此液压系统能够消除磨料流机床在加工过程中由于磨料本身的压缩及液压油泄漏而产生的爬行和振动现象,并且此系统成本低,设计简单。     

复杂导槽毛刺的去除

磨料流加工(AFM)是一种对金属工件进行抛光加工的有效、经济、适用的去毛刺加工工艺。它利用磨料介质在被加工表面或孔内作往复运动而去除复杂导槽的毛刺。该工艺主要用于清除金属工件中难于到达的内通道和交叉面的毛刺,特别适用于具有复杂形状的航空元件加工。近年来,AFM已广泛用于粗糙度达Ra0.1的流体传动元件中不能抛光的内表面的关键性加工。本文就AFM工艺的工作原理和适用范围作简要介绍。 1.AFM的基本组成要素 AFM可概括地分成三个基本组成部分:机床、夹具和磨料介质。机床有两个功能:夹紧工件和抽吸介质。工件被夹具夹紧,介质被泵送到一个密封系流内,     

超声振动辅助磨料流抛光技术研究综述

抛光加工是实现高性能零件最终表面质量要求的重要的方法.超声振动辅助磨料流抛光是磨料流抛光与超声振动相结合的复合抛光技术,在光学玻璃、蓝宝石、单晶硅、陶瓷等硬脆性材料抛光和金属材料零件复杂表面的抛光加工中具有独特的优势,可以有效地提高表面质量和抛光效率.对近年来的技术发展进行了总结,对抛光加工基本原理研究、材料去除微观机理研究、抛光工艺方法分类及应用等方面进行了系统的论述和分析.指出了这一技术当前的研究热点和需要解决的关键问题,对今后的研究、应用和发展给出了建议和展望.     

异形内孔曲面的磨料流均匀加工方法研究

针对磨料流加工异形曲面一致性较差的问题,提出通过设置相似模芯结构以改善剪切应力分布的状态,从而实现均匀化加工异形曲面的方法。根据磨料流的剪切率与黏度的关系建立了幂律模型,通过COMSOL Multiphysics软件的 CFD模块计算得到置入模芯时磨料介质在加工表面的速度、剪切率和剪切应力的分布。仿真与实验表明:置入相似的模芯后可形成等宽的流道,各曲面受到的剪切应力趋向一致。工件内壁表面粗糙度Ra最大差值由无模芯时的0.376μm降为置入模芯后的0.017μm。     

流体磨料光整加工理论与技术的发展

20世纪60年代发明的挤压磨料流技术在机械零件去毛刺、抛光等光整加工领域产生了重要的影响,特别是自20世纪80年代引入我国之后,国内的科研人员进行了大量的理论研究与应用实践,不断涌现出新的以流体磨料为工具的光整加工技术。从流体磨料的材料去除机理、加工参数对性能优化的影响及应用中存在的均匀性问题及辅助控制技术三个方面综述流体磨料加工过程中的流动特性、去除机理及加工仿真等理论成果,总结近50年来传统黏弹性挤压磨料流技术及近年来针对于松散低黏度流体磨料的光整加工新技术,分析流体磨料加工的研究手段与方法,为今后进行深入的流体磨料光整加工研究,探索在诸如航空叶轮和叶盘等高性能复杂曲面零件高质量抛光中的应用提供了借鉴的方向。     

非直线管零件的磨粒流加工实验研究

为探讨磨粒流加工非直线管零件的加工机理及加工工艺,以共轨管为研究对象,利用自行研制的磨粒流抛光液对磨粒流加工非直线管关键工艺参数进行实验研究,定量化评价工件表面粗糙度与加工参数间的显性关系,探讨关键工艺参数对工件表面精度的影响,实验证实磨粒流加工确实可以明显改善非直线管零件的表面质量,从而提高非直线管零件的工作可靠性和使用寿命。实验结果可为磨粒流加工理论的优化研究提供参考,对确定磨粒流加工非直线管零件最优工艺方案具有一定的指导意义。     

钛合金曲面磨粒流加工扰流流道仿真与试验研究

针对具有复杂曲面的钛合金工件磨粒流抛光后表面粗糙度Ra不均匀问题,提出一种具有扰流结构的仿型约束加工流道。借助计算流体动力学（CFD）分析软件,结合SST k-ω湍流模型、离散相模型（DPM）和Oka冲蚀模型,仿真分析原始流道和5种不同扰流角度的扰流流道内磨粒流动力学特性。数值模拟结果表明：扰流流场中的磨粒流相较于原始流场在工件表面具有更大的湍流动能、动压力和冲蚀速率,其中扰流角度为30°时冲蚀均匀性较好。基于仿真条件搭建了磨粒流加工试验平台,使用原始流道和30°扰流流道分别进行了加工试验。试验结果表明：使用原始流道加工5 h后,工件表面曲率不同区域的表面粗糙度Ra值分散,加工效果均匀性较差;使用扰流流道加工5 h后,工件表面各区域表面粗糙度Ra的均匀性明显优于无扰流流场的加工均匀性。     

基于均匀设计法的磨粒流加工试验

根据磨粒流加工原理,以坦克发动机喷油嘴为研究对象,利用均匀试验设计方法,通过均匀分散而选出较优的磨粒流加工试验参数（磨粒粒径、磨料浓度、加工时间及研磨液的酸碱性）,再通过优化变量得到目标函数,进而获得最优磨粒流加工工艺参数。试验结果表明：采用均匀设计方案较正交设计方案可节省70%的时间;经过均匀试验后,喷油嘴工件内孔表面粗糙度减小,达到了磨粒流加工试验的目的,而回归优化后的工艺参数可以进一步减小喷嘴小孔的内表面粗糙度,所得到表面粗糙度与材料物性及加工时间的数学模型可为磨粒流的生产实际提供技术支持。     

异形截面孔磨粒流精密加工质量分析

采用磨粒流精密加工技术对异形截面深孔进行数值模拟及实验研究,通过大涡模拟方法对钛合金异形截面孔零件进行数值分析,并进行相关实验研究以揭示磨粒流抛光异形曲面的表面创成机理。磨粒流精密加工数值分析揭示了磨粒流动态压力、速度、磨粒对壁面压力和壁面剪切力对壁面作用规律,获得了异形截面孔内流向截面的漩涡位置分布与漩涡产生原因以及漩涡与磨粒相互作用关系。经过磨粒流精密加工后,异形曲面的表面粗糙度由Ra=7.136 μm、Rz=40.103 μm减小到Ra=1.822 μm、Rz=8.964 μm,异形截面孔内表面凸起、球化现象去除,表面质量明显改善,漩涡使异形曲面的表面质量得到大幅改善。     

基于超声波激振强化的软性磨粒流光整加工模拟与试验研究

为了提高软性磨粒流加工过程中的湍流强度分布均匀性与材料去除率,提出一种基于超声波激振湍流强化的软性磨粒流光整加工方法。在磨粒流约束流道内引入超声激励,利用超声波的空化效应控制流道内的流体流态。建立考虑液固及声场耦合的磨粒流加工动力学模型,对其加工过程中的流场特性进行了模拟研究,并搭建超声强化磨粒流加工试验平台进行验证。数值仿真结果表明,非定常流场可获得更为均匀的速度矢量和湍动能分布,超声波激振引起空化效应能够有效地增强软性磨粒流的湍流强度和避免加工死角的出现,同时揭示湍流增强导致磨粒流动轨迹复杂多变是加载超声波激振抑制磨粒流的过加工和粗糙度值翘尾现象形成的原因。加工试验表明,该方法可减小加工时间约6 h,能够得到更为均匀的表面质量。     

基于Preston方程的软性磨粒流加工特性

针对模具的细小尺度结构化表面难以进行光整加工的问题,提出一种基于固—液两相软性磨粒流精密加工新方法。利用软性磨粒流的湍流壁面效应,并配以约束模块,能够实现对模具结构化表面的无工具光整加工。基于对Preston方程及其修正系数的分析研究,确定了软性磨粒流加工中的颗粒选择条件,并得到适用于软性磨粒流的切削经验公式。采用可实现k-ε湍流模型以及SIMPLEC算法,对软性磨粒流的压力、速度分布及运动曲线进行数值分析;通过对不同规格颗粒对壁面的压力进行仿真研究,得到适用于软性磨粒流加工的最佳颗粒尺寸。基于上述理论分析与数值模拟结果,搭建软性磨粒流加工试验平台,进行不同入口条件下的加工对比试验,并详细分析入口条件对工件表面形貌的影响。试验结果表明,软性磨粒流加工方法可以实现细微尺寸结构化表面的光整加工,有效提高加工的精度。     

软性磨粒流磨粒入射壁面过程及其加工特性研究

针对利用两相流模型无法计算高浓度固—液两相流固相颗粒撞击壁面时颗粒速度的问题,提出一种边界层内颗粒运动轨迹计算模型,基于Mixture两相流模型和Realizable k-ε湍流模型仿真计算结果,通过分析提取颗粒入射前速度、计算边界层厚度、建立边界层内速度场和颗粒运动分析可以得到颗粒撞击壁面时的速度和入射角度。分析加工表面动压力分布和磨粒体积分数分布,结合两种结构约束流道验证仿真结果与加工效果的对应关系。通过对试验结果的分析,为约束模块的设计提供依据。研究结果表明:磨粒入射速度、磨粒体积分数和加工表面所受动压力大小直接影响工件加工效果,并与材料去除量成正相关关系;在本次试验中选择的工艺参数导致加工材料去除量小,适合初始粗糙度低的工件表面加工,对于此次试验的初始粗糙度应在0.2μm以下;约束模块的设计除了要考虑磨粒流流场特性之外,还要对加工表面的原始加工痕迹作详细了解,为约束模块的设计及加工工艺参数提供参考。     

软性磨粒流精密加工工艺参数优化方法

针对固-液两相软性磨粒流加工中随着磨粒流温度的升高而导致流体黏度下降,进而导致湍动能和动压力分布不均匀的问题,提出一种新型的加工方法,即通过改变流速来补偿温度变化对湍动能和动压力的影响。基于对加工机理的研究,认为湍动能和动压力分别影响加工表面的加工纹理和材料去除率,确定了一种评价湍流形态的标准。对同一速度下不同温度时的湍动能和动压力的大小分布进行对比,研究了温度对湍动能和动压力大小和分布的影响;对同一温度下不同速度时的湍动能和动压力的大小分布进行对比,研究了速度对湍动能和动压力大小和分布的影响。通过大量仿真求得了9个不同温度下的最优温度,并作出了温度-速度曲线,为以后的湍流调控和自动控制系统的设计提供参考。实验结果表明,调速后工件表面的加工均匀度有明显的提升。     

利用磨料流去除空心滚子内孔氧化皮的试验研究

针对滚动轴承空心滚子内孔去氧化皮的难题,采用粒度为46,220目的碳化硅黏弹性流体磨料,对挤压轧机轴承的空心滚子进行去除内孔氧化皮试验,结果表明:利用磨料流加工方法可以有效去除空心滚子内孔的氧化皮;在相同的磨料流加工参数下,采用不同粒度的碳化硅磨粒可获得不同的加工表面,加工表面应与所用的碳化硅磨粒相匹配,氧化皮较厚的加...     

大涡模拟Smagorinsky模型用于磨粒流精密加工喷嘴的质量控制研究

为研究固液两相磨粒流加工喷嘴小孔过程中的流场分布、涡旋形成规律及涡旋的存在对磨粒流加工的影响机制,采用Smagorinsky亚格子模型对磨粒流加工喷嘴小孔的流道进行大涡数值模拟,并使用磨粒流对变直径喷嘴工件进行加工试验。数值模拟发现磨粒流流体中磨粒与壁面的碰撞与剪切作用随流体的速度增大而增大,同一截面的速度存在速度差,其中还伴随涡旋的存在;通过试验研究发现：经固液两相磨粒流加工后的喷嘴小孔表面质量得到明显提高,喷嘴经过四次不同入口速度的磨粒流加工后大孔处表面粗糙度Ra由1.24 μm降至0.542 μm,小孔处表面粗糙度Ra由1.21 μm降至0.437 μm。结论显示固液两相磨粒流加工技术可有效提高被加工喷嘴工件的内表面质量,加工时同一截面的速度存在速度差,速度差的存在利于涡旋的形成,涡旋的存在利于提高磨粒流加工过程的剪切作用,有助于获得高质量的喷嘴小孔内通道表面。